تعرفوا معنا ما هو#مستشعر_الأشعة_ تحت الحمراء_ السلبية (مستشعر PIR) ..وتستخدم هذه المستشعرات بشكل شائع في أجهزة الإنذار الأمنية وتطبيقات الإضاءة التلقائية.

مفتاح إضاءة داخلي مزود بنظام PIR استشعار الإشغال^[1]

أ فخ الكاميرا مع كاشف الحركة PIR.

كاشف حركة PIR يستخدم للتحكم في ضوء أوتوماتيكي خارجي.

كاشف حركة نموذجي سكني / تجاري قائم على PIR (PID).

تصميم مستشعر الحركة

• كاشف الحركة بنمط شعاع متراكب. طول الحزم هو مقياس لحساسية أجهزة الكشف في هذا الاتجاه.

الجزء الخلفي من لوحة الدائرة التي تواجه المرآة عندما تكون في مكانها. يشار إلى المستشعر الكهروحراري بالسهم الأخضر.

PID سكني / تجاري نموذجي باستخدام مرآة داخلية مجزأة للتركيز.

تمت إزالة الغطاء. مرآة مجزأة في الأسفل مع لوحة PC (دائرة مطبوعة) فوقها.

إزالة لوحة الدوائر المطبوعة لإظهار مرآة مجزأة.

مرآة مجزأة مكافئ إزالتها من السكن

مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية – Passive infrared sensor
من ويكيبيديا
مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية (مستشعر PIR) إلكتروني المستشعر هذا التدابير الأشعة تحت الحمراء (IR) ضوء يشع من الأجسام في مجال رؤيتها. غالبًا ما تستخدم في المستندة إلى PIR كاشفات الحركة. تستخدم مستشعرات PIR بشكل شائع في أجهزة الإنذار الأمنية وتطبيقات الإضاءة التلقائية.
تكتشف مستشعرات PIR الحركة العامة ، لكنها لا تقدم معلومات عن من أو ما الذي تحرك. لهذا الغرض ، أ مستشعر التصوير بالأشعة تحت الحمراء مطلوب.
تسمى مستشعرات PIR عادة ببساطة “PIR” ، أو أحيانًا “PID” ، من أجل “كاشف الأشعة تحت الحمراء السلبي”. المصطلح مبني للمجهول يشير إلى حقيقة أن أجهزة PIR لا تشع طاقة لأغراض الكشف. انهم يعملون كليا عن طريق الكشف الأشعة تحت الحمراء (الحرارة المشعة) المنبعثة من الأشياء أو المنعكسة عنها.
مبادئ التشغيل:
جميع الأشياء ذات درجة حرارة أعلى الصفر المطلق ينبعث الحرارة الطاقة في شكل إشعاع كهرومغناطيسي. عادة لا يكون هذا الإشعاع مرئيًا لـ عين الانسان لأنه يشع عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء ، ولكن يمكن اكتشافه بواسطة الأجهزة الإلكترونية المصممة لهذا الغرض.
كاشف الحركة المعتمد على PIR :
على أساس PIR كاشف الحركة يستخدم لإحساس حركة الأشخاص أو الحيوانات أو الأشياء الأخرى. يشيع استخدامها في أجهزة الإنذار ضد السرقة ويتم تفعيلها تلقائيًا إضاءة أنظمة.
عملية:
اكتشاف التغيرات في كمية الأشعة تحت الحمراء التي تؤثر عليه ، والتي تختلف تبعًا لدرجة الحرارة وخصائص سطح الأشياء الموجودة أمام المستشعر.[2] عندما يمر كائن ، مثل شخص ، أمام الخلفية ، مثل جدار ، سترتفع درجة الحرارة في تلك النقطة في مجال رؤية المستشعر من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة الجسمثم العودة مرة أخرى. يقوم المستشعر بتحويل التغيير الناتج في الأشعة تحت الحمراء الواردة إلى تغيير في جهد الخرج ، وهذا يؤدي إلى الكشف. قد يكون للأجسام ذات درجة الحرارة المتشابهة ولكن خصائص السطح المختلفة نمط انبعاث مختلف للأشعة تحت الحمراء ، وبالتالي فإن تحريكها فيما يتعلق بالخلفية قد يؤدي إلى تشغيل الكاشف أيضًا.[3]
تأتي PIRs في العديد من التكوينات لمجموعة متنوعة من التطبيقات. النماذج الأكثر شيوعًا لها العديد عدسات فرينل أو مقاطع مرآة ، نطاق فعال يبلغ حوالي 10 أمتار (30 قدمًا) ، ومجال رؤية أقل من 180. تتوفر نماذج ذات مجالات رؤية أوسع ، بما في ذلك 360 درجة ، وهي مصممة عادةً لتثبيتها على السقف. تصنع بعض أجهزة PIR الأكبر حجمًا باستخدام مرايا أحادية القطعة ويمكنها استشعار التغيرات في طاقة الأشعة تحت الحمراء التي تزيد عن 30 مترًا (100 قدم) من PIR. هناك أيضًا أجهزة PIR مصممة بمرايا ذات اتجاه عكسي تسمح إما بتغطية واسعة (بعرض 110 درجة) أو تغطية “ستارة” ضيقة جدًا ، أو مع قطاعات يمكن اختيارها بشكل فردي “لتشكيل” التغطية.
الكشف التفاضلي:
قد يتم توصيل أزواج عناصر المستشعر كمدخلات معاكسة لـ a مكبر تفاضلي. في مثل هذا التكوين ، تلغي قياسات PIR بعضها البعض بحيث يتم إزالة متوسط ​​درجة حرارة مجال الرؤية من الإشارة الكهربائية ؛ زيادة طاقة الأشعة تحت الحمراء عبر المستشعر بالكامل هي إلغاء ذاتي ولن تؤدي إلى تشغيل الجهاز. يسمح هذا للجهاز بمقاومة المؤشرات الخاطئة للتغيير في حالة التعرض لمضات قصيرة من الضوء أو إضاءة على مستوى المجال. (قد يظل التعرض المستمر للطاقة العالية قادرًا على تشبع مواد المستشعر وتجعل المستشعر غير قادر على تسجيل المزيد من المعلومات.) في نفس الوقت ، يقلل هذا الترتيب التفاضلي تدخل الوضع المشترك، مما يسمح للجهاز بمقاومة التشغيل بسبب المجالات الكهربائية القريبة. ومع ذلك ، لا يمكن للزوج التفاضلي من المستشعرات قياس درجة الحرارة في هذا التكوين ، وبالتالي فهو مفيد فقط لاكتشاف الحركة.
التنفيذ العملي:
عندما يتم تكوين مستشعر PIR في الوضع التفاضلي ، فإنه يصبح قابلاً للتطبيق على وجه التحديد كجهاز كشف الحركة. في هذا الوضع ، عندما يتم الكشف عن حركة داخل “خط رؤية” المستشعر ، زوج من النبضات التكميلية[4] تتم معالجتها عند دبوس إخراج المستشعر. من أجل تنفيذ إشارة الخرج هذه من أجل التشغيل العملي للحمل مثل المرحل أو a مسجل البيانات، أو إنذار، يتم تصحيح الإشارة التفاضلية باستخدام مقوم الجسر وتغذيتها بدائرة سائق مرحل ترانزستور. تغلق جهات اتصال هذا المرحل وتفتح استجابةً للإشارات الواردة من PIR ، مما يؤدي إلى تنشيط الحمل المرفق عبر جهات الاتصال الخاصة به ، مع الاعتراف باكتشاف شخص داخل المنطقة المحظورة المحددة مسبقًا.
تصميم المنتج:
عادة ما يتم تركيب مستشعر PIR على ملف لوحة الدوائر المطبوعة تحتوي على الإلكترونيات اللازمة لتفسير الإشارات من المستشعر نفسه. عادة ما يتم احتواء التجميع الكامل داخل غلاف ، مركب في مكان حيث يمكن لجهاز الاستشعار تغطية المنطقة المراد مراقبتها.
يحتوي الغلاف عادة على “نافذة” بلاستيكية يمكن أن تدخل من خلالها طاقة الأشعة تحت الحمراء. على الرغم من كونها فقط في كثير من الأحيان شفاف للضوء المرئي ، يمكن لطاقة الأشعة تحت الحمراء الوصول إلى المستشعر من خلال النافذة لأن البلاستيك المستخدم شفاف للأشعة تحت الحمراء. تقلل النافذة البلاستيكية من فرصة الأجسام الغريبة (الغبار والحشرات وما إلى ذلك) من حجب مجال رؤية المستشعر و / أو إتلاف الآلية و / أو التسبب الإنذارات الكاذبة. يمكن استخدام النافذة كمرشح ، لقصر الأطوال الموجية على 8-14 ميكرومتر ، وهي الأقرب إلى الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من البشر. قد تكون بمثابة آلية تركيز ؛ انظر أدناه.
التركيز

يمكن استخدام آليات مختلفة لتركيز طاقة الأشعة تحت الحمراء البعيدة على سطح المستشعر.
العدسات:
ال غطاء النافذة البلاستيكية قد يكون لها جوانب متعددة مصبوبة في ذلك ، لتركيز طاقة الأشعة تحت الحمراء على المستشعر. كل وجه فردي هو عدسة فريسنل.
عدسات متعددة من نوع PIR
المرايا:
يتم تصنيع بعض PIRs الداخلية ، مجزأة مرايا قطع مكافئ لتركيز طاقة الأشعة تحت الحمراء. عند استخدام المرايا ، لا يحتوي غطاء النافذة البلاستيكي بشكل عام على عدسات فرينل مصبوبة فيه.
نوع مرآة مجزأة من PIR
نمط الشعاع:
نتيجة للتركيز ، فإن عرض الكاشف هو في الواقع نمط شعاع. تحت زوايا (مناطق) معينة ، لا يتلقى مستشعر PIR أي طاقة إشعاعية تقريبًا وتحت زوايا أخرى يتلقى PIR كميات مركزة من طاقة الأشعة تحت الحمراء. يساعد هذا الفصل كاشف الحركة على التمييز بين الإضاءة على مستوى المجال والأشياء المتحركة.
عندما يمشي شخص من زاوية (شعاع) إلى أخرى ، لن يرى الكاشف الشخص المتحرك إلا بشكل متقطع. ينتج عن ذلك إشارة مستشعر متغيرة بسرعة تستخدمها الإلكترونيات لإطلاق إنذار أو لتشغيل الإضاءة. ستتجاهل الإلكترونيات الإشارة المتغيرة ببطء.
يتم تحديد عدد وشكل وتوزيع وحساسية هذه المناطق بواسطة العدسة و / أو المرآة. يبذل المصنعون قصارى جهدهم لإنشاء نمط شعاع الحساسية الأمثل لكل تطبيق.
تطبيقات الإضاءة التلقائية
عند استخدامها كجزء من نظام الإضاءة ، تتحكم الإلكترونيات في PIR عادةً في مرحل متكامل قادر على تبديل جهد التيار الكهربائي. هذا يعني أنه يمكن إعداد PIR لتشغيل الأضواء المتصلة بـ PIR عند اكتشاف الحركة. يستخدم هذا بشكل شائع في السيناريوهات الخارجية إما لردع المجرمين (الإضاءة الأمنية) أو للاستخدامات العملية مثل إضاءة الباب الأمامي حتى تتمكن من العثور على مفاتيحك في الظلام.
يمكن أن تكون الاستخدامات الإضافية في المراحيض العامة ، أو غرف المؤن ، أو الممرات أو في أي مكان يكون فيه التحكم التلقائي في الإضاءة مفيدًا. يمكن أن يوفر ذلك توفيرًا للطاقة حيث يتم تشغيل المصابيح فقط عند الحاجة إليها ولا يوجد اعتماد على تذكر المستخدمين لإطفاء الأنوار عند مغادرة المنطقة.
تطبيقات الأمن
عند استخدامها كجزء من نظام أمان ، تتحكم الإلكترونيات الموجودة في PIR عادةً في جهاز صغير تناوب. يكمل هذا التتابع الدائرة عبر زوج من الاتصالات الكهربائية متصل بمنطقة إدخال الكشف الخاصة بـ لوحة تحكم إنذار ضد السرقة. عادة ما يتم تصميم النظام بحيث إذا لم يتم اكتشاف أي حركة ، يتم إغلاق جهة اتصال الترحيل – مرحل “مغلق بشكل طبيعي” (NC). إذا تم الكشف عن الحركة ، فإن المرحل سيفتح الدائرة ، ويطلق الإنذار ؛ أو في حالة فصل السلك ، سيعمل الإنذار أيضًا.
تحديد مستوى

يوصي المصنعون بوضع منتجاتهم بعناية لمنع الإنذارات الكاذبة (على سبيل المثال ، أي اكتشاف لا يسببه متطفل).
وهم يقترحون تركيب تقارير تنفيذ البرامج بطريقة لا يمكن لتقرير تنفيذ البرامج “رؤيتها” من النافذة. على الرغم من أن الطول الموجي من الأشعة تحت الحمراء التي تكون الرقائق حساسة لها لا تخترق الزجاج جيدًا ، يمكن لمصدر قوي للأشعة تحت الحمراء (مثل من ضوء السيارة أو ضوء الشمس) أن يفرط في تحميل المستشعر ويسبب إنذارًا خاطئًا. الشخص الذي يتحرك على الجانب الآخر من الزجاج لن “يرى” بواسطة PID. قد يكون ذلك جيدًا بالنسبة لنافذة تواجه رصيفًا عامًا ، أو سيئًا لنافذة في قسم داخلي.
يوصى أيضًا بعدم وضع تقرير تنفيذ البرامج في مثل هذا الوضع الذي يؤدي فيه HVAC تنفث التهوية الهواء الساخن أو البارد على سطح البلاستيك الذي يغطي نافذة السكن. على الرغم من أن الهواء منخفض جدًا الانبعاثية (ينبعث منها كميات صغيرة جدًا من طاقة الأشعة تحت الحمراء) ، يمكن للهواء الذي ينفث على غطاء النافذة البلاستيكية أن يغير درجة حرارة البلاستيك بما يكفي لإطلاق إنذار خاطئ.
غالبًا ما يتم تصميم المستشعرات أيضًا “لتجاهل” الحيوانات الأليفة المنزلية ، مثل الكلاب أو القطط ، عن طريق تعيين حد أعلى من الحساسية ، أو من خلال ضمان بقاء أرضية الغرفة بعيدة عن التركيز.
نظرًا لأن مستشعرات PIR لها نطاقات تصل إلى 10 أمتار (30 قدمًا) ، فإن كاشفًا واحدًا يوضع بالقرب من المدخل يكون عادةً كل ما هو ضروري للغرف ذات مدخل واحد فقط. أنظمة الأمن المستندة إلى PIR قابلة للتطبيق أيضًا في الأمن الخارجي والإضاءة الحساسة للحركة ؛ ميزة واحدة هي انخفاض الطاقة ، مما يسمح لهم بالطاقة الشمسية.[5]
مقياس الحرارة عن بعد PIR
تم تنفيذ التصميمات التي تقيس فيها دائرة PIR درجة حرارة جسم بعيد.[6] في مثل هذه الدائرة ، يتم استخدام خرج PIR غير تفاضلي. يتم تقييم إشارة الخرج وفقًا لمعايرة طيف الأشعة تحت الحمراء لنوع معين من المادة المراد ملاحظتها. بهذه الوسيلة ، يمكن الحصول على قياسات دقيقة ودقيقة لدرجة الحرارة عن بُعد. بدون معايرة لنوع المادة التي يتم ملاحظتها ، يكون جهاز مقياس الحرارة PIR قادرًا على قياس التغيرات في انبعاث الأشعة تحت الحمراء التي تتوافق مباشرة مع تغيرات درجة الحرارة ، ولكن لا يمكن حساب قيم درجة الحرارة الفعلية.

غلاف كاشف الحركة PIR مع نافذة أسطوانية الأوجه. تسلط الرسوم المتحركة الضوء على جوانب فردية ، كل منها عبارة عن عدسة Fresnel ، تركز الضوء على عنصر المستشعر تحتها.

الغطاء الأمامي PIR فقط (تمت إزالة الإلكترونيات) ، مع وجود مصدر ضوء خلفي ، لإظهار العدسات الفردية.

PIR مع إزالة الغطاء الأمامي ، مما يوضح موقع المستشعر الكهروحراري (السهم الأخضر).